Динамо-машины  Прецизионные датчики, индукция 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Прецизионные датчики

Индукционный датчик угла с печатными обмотками - круговой индуктосин - представляет собой разновидность миогополюсного поворотного трансформатора с обмотками, выполненными фотохимическим методом.

Высокая точность индуктосина определяется действием трех основных факторов:

а) возможностью выполнения датчика с большим коэффициентом электрической редукции;

значение р может достигать 300 и более при сравнительно небольших габаритных размерах;

б) явлением интегрального эффекта - статистического усреднения погрешностей в выполнении отдельных проводников - полюсов, и технологическими возможностями получения малых погрешностей;

в) благоприятными условиями для обеспечения высокой синусоидальности функций коэффициентов взаимоиндукции между обмотками возбуждения и сигнальными обмотками.

Основными деталями кругового индуктосина являются два диска (ротор и статор) из изоляционного материала (керамика, стекло и т. п.) или металла (сталь, алюминиевый сплав, чугун). Одни из дисков соединяется с валом, угловое положение которого подлежит измерению, второй - неподвижен. На торцовых поверхностях, обращенных друг к другу, диски несут печатные обмотки, имеющие вид радиального растра, составленного из плоских проводников.

Конструкция и обмотки кругового нпдуктоспиа показаны на рис. 1.

Г ---1

Рис. 1. Конструкция индуктосина: в -конструкция; б - однофазная оймотка; е-секторная двухфазная обмотка

Рис. 2. Электромагнитное поле в воздушном за-зоре индуктосина

На внутренних и периферических концах проводники соединены лобовыми частями.

В простерших-, конструкциях индуктосина одна из обмоток (рис. 1,6) однофазная, вторая (рис. 1,в) двухфазная. Первая составлена из 2 р проводников. При подключении переменного напряжения к зажимам такой обмотки в пространстве, окружающем обмотку, возникает переменное электромагнитное поле и в каждом витке вторичных обмоток индуктируется ЭДС. На рис. 2, а показана часть развертки сечения однофазной обмотки коаксиальной цилиндрической поверхностью, перпендикулярной плоскости обмотки.

Рассмотрим электромагнитное поле в плоскости, параллельной поверхности однофазной обмотки и отстоящей от нее на расстоянии, соответствующем середине сечения проводников вторичной обмотки. При движении в этой плоскости вдоль оси X будут меняться как амплитуда, так и направление вектора электромагнитной индукции, поэтому рассматриваем две его составляющие Их и Ну. Вектор Ну пронизывает плоскость витка вторичной обмотки, соток этого вектора создает потокосцепление с вторичной обмоткой и соответственно индуктирует ЭДС. Составляющая Нх параллельна плоскости обмоток и потокосцепления не создает.

Эпюры Нх и Н показаны на рис. 2, б и 2, в. В положениях /, и / виток вторичной обмотки имеет соответственно максимальное условное положительное, нулевое и максимальное отрицательное потокосцепление, поэтому ЭДС при взаимном угловом перемещении изменяется от максимально положительного до максимально отрицательного значений; период повторения кривой равен 2л;

- рад. Электромагнитную связь в обмотках имеют не только

радиально расположенные проводники, но и лобовые части. Мгновенные значения тока во всех лобовых частях однофазной обмотки всегда совпадают по направленцю, поэтому ЭДС, индуктируемая

в лобовых частях вторичной обмотки, при взаимном угловом перемещении обмоток никогда не проходит через нуль. Постоянная составляющая этой ЭДС, не зависящая от угла поворота, является паразитным сигналом. Для ее исключения вторичную обмотку приходится выполнять секционированной (см. рис. Ь, в). Секции сдвигают относительно друг друга на угол п/р и включают последовательно встречно; при этом полезный сигнал секций суммируется, а постоянная составляющая уничтожается. Возможны и другие варианты компенсации ЭДС лобовых частей. Так, например, однофазную обмотку можно разделить на секции, состоящие из нечетного числа проводников, а соединение секций провести, как показано на рис. 3. Более, подробно такая схема компенсации описана ниже. Для обеспечения синусоидальности выходной ЭДС в функции взаимного углового перемещения, что необходимо для точного измерения перемещения, используются, в частности, определенные соотношения между угловой шириной проводника и полюсным делением на роторе и статоре.

Для однозначного определения поворота подвижного диска в пределах периода повторения кривой ЭДС, вторичная обмотка разделена в общем случае на обмотки, электрические оси которых

сдвинуты по отношению к условно первой на углы

номер обмоткн) и образуют, таким образом, симметричную т -фазную систему. Каждая фаза такой многофазной обмотки состоит из N секторов-секций. Соседние секции, принадлежащие одной фазе, имеют взаимный угловой сдвиг в 180 электрических градусов и включены последовательно встречно. Таким образом, число секций N в фазе вторичной обмотки должно быть четным. Определим соотношение между числом проводников в секторе 2 г, числом пар полюсов р и числом секторов в фазе N для га -фазной симметричной вторичной секторной обмотки.

Рис. 3. Бессекторная однофазная обмотка с компенсацией лобовых частей